JP6131821B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
従来から、排気ガス中のNOxを吸着するためのNOx吸着剤と、排気ガス中のNOxを浄化するためのNOx浄化触媒とを機関排気通路内に配置した内燃機関が知られている。この内燃機関では、機関運転が開始されてからNOx浄化触媒の温度が活性温度に達するまで、排気ガス中のNOxはNOx吸着剤に吸着され、したがってNOxが大気中に放出されるのが抑制される。 Conventionally, an internal combustion engine is known in which a NOx adsorbent for adsorbing NOx in exhaust gas and a NOx purification catalyst for purifying NOx in exhaust gas are arranged in an engine exhaust passage. In this internal combustion engine, from the start of engine operation until the temperature of the NOx purification catalyst reaches the activation temperature, NOx in the exhaust gas is adsorbed by the NOx adsorbent, and thus NOx is prevented from being released into the atmosphere. The
ところが、機関運転停止中に機関排気通路内に存在するガス中には水分が含まれており、この水分は機関が再始動されるまでにNOx吸着剤に吸着される。その結果、機関が再始動されたときにNOx吸着剤が吸着可能なNOx量がNOx吸着剤に吸着されている水分の量だけ減少することになる。すなわち、NOx浄化触媒の温度が活性温度に達する前に大気中に放出されるNOxの量がNOx吸着剤に吸着されている水分の量だけ増大するおそれがある。 However, the gas present in the engine exhaust passage while the engine is stopped contains moisture, and this moisture is adsorbed by the NOx adsorbent before the engine is restarted. As a result, the amount of NOx that can be adsorbed by the NOx adsorbent when the engine is restarted is reduced by the amount of moisture adsorbed by the NOx adsorbent. That is, the amount of NOx released into the atmosphere before the temperature of the NOx purification catalyst reaches the activation temperature may increase by the amount of moisture adsorbed on the NOx adsorbent.
そこで、NOx吸着剤に電気ヒータを取り付け、NOx吸着剤に吸着されている水分量を算出し、吸着水分量がしきい量を越えたときに電気ヒータを作動させてNOx吸着剤を昇温し、それによりNOx吸着剤から水分を放出させる、内燃機関が公知である(特許文献1参照)。 Therefore, an electric heater is attached to the NOx adsorbent, the amount of water adsorbed on the NOx adsorbent is calculated, and when the adsorbed water amount exceeds the threshold amount, the electric heater is operated to raise the temperature of the NOx adsorbent. An internal combustion engine is known in which moisture is released from the NOx adsorbent (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1では、吸着水分量がしきい量になるまで水分放出作用が行なわれない。その結果、水分放出作用が行なわれた直後は別として、NOx吸着剤に吸着されている水分の量だけ、NOx吸着剤が吸着可能なNOx量が減少することになる。したがって、依然として、NOx浄化触媒の温度が活性温度に達する前に大気中に放出されるNOx量が増大するおそれがある。あるいは、NOx吸着剤の吸着容量を、吸着される水分の量だけ大きくする必要がある。 However, in Patent Document 1, the moisture release action is not performed until the amount of adsorbed moisture reaches the threshold amount. As a result, the amount of NOx that can be adsorbed by the NOx adsorbent is reduced by the amount of water adsorbed by the NOx adsorbent, apart from immediately after the moisture releasing action is performed. Therefore, there is still a possibility that the amount of NOx released into the atmosphere before the temperature of the NOx purification catalyst reaches the activation temperature increases. Alternatively, it is necessary to increase the adsorption capacity of the NOx adsorbent by the amount of moisture to be adsorbed.
本発明によれば、排気ガス中のNOxを吸着するためのNOx吸着剤と、排気ガス中のNOxを浄化するためのNOx浄化触媒とを機関排気通路内に配置し、NOx吸着剤は、NOx吸着剤の温度を上昇させたときにNOx吸着剤の温度が水分離脱温度に達すると吸着している水分が離脱し始め、NOx吸着剤の温度を更に上昇させたときにNOx吸着剤の温度がNOx離脱温度に達すると吸着しているNOxが離脱し始める性質を有し、NOx吸着剤を昇温するための電気ヒータを備え、内燃機関の始動要求を表す信号が発せられたときには、内燃機関が完爆する前に電気ヒータへの電力供給を開始し、かつ、NOx吸着剤の温度が水分離脱温度以上NOx離脱温度未満になる電力量を電気ヒータに供給する、内燃機関の排気浄化装置が提供される。 According to the present invention, the NOx adsorbent for adsorbing NOx in the exhaust gas and the NOx purification catalyst for purifying NOx in the exhaust gas are arranged in the engine exhaust passage, and the NOx adsorbent is NOx When the temperature of the NOx adsorbent reaches the moisture desorption temperature when the temperature of the adsorbent is increased, the adsorbed water begins to desorb, and when the temperature of the NOx adsorbent is further increased, the temperature of the NOx adsorbent is increased. When the NOx adsorbing temperature is reached, the adsorbed NOx has a property of starting to desorb, and an electric heater for raising the temperature of the NOx adsorbent is provided. An exhaust purification device for an internal combustion engine that starts supplying power to the electric heater before the explosion completes and supplies the electric heater with an amount of power that causes the temperature of the NOx adsorbent to be higher than the moisture release temperature and lower than the NOx release temperature. Offer It is.
NOx吸着剤の吸着容量を小さく維持しつつ、NOx浄化触媒の温度が活性温度に達するまでにNOxが大気中に放出されるのを抑制することができる。 While maintaining the adsorption capacity of the NOx adsorbent small, it is possible to suppress the release of NOx into the atmosphere until the temperature of the NOx purification catalyst reaches the activation temperature.
図1を参照すると、1は圧縮着火式内燃機関の本体、2は各気筒の燃焼室、3は燃焼室2内にそれぞれ燃料を噴射するための電磁制御式燃料噴射弁、4は吸気マニホルド、5は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド4は吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7cの出口に連結され、コンプレッサ7cの入口は吸気導入管8を介してエアフロメータ9及びエアクリーナ10に順次連結される。吸気ダクト6内には電気制御式スロットル弁11が配置され、更に吸気ダクト6周りには吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置12が配置される。一方、排気マニホルド5は排気ターボチャージャ7の排気タービン7tの入口に連結され、排気タービン7tの出口は排気後処理装置20に連結される。
Referring to FIG. 1, 1 is a main body of a compression ignition type internal combustion engine, 2 is a combustion chamber of each cylinder, 3 is an electromagnetically controlled fuel injection valve for injecting fuel into the
各燃料噴射弁3は燃料供給管13を介してコモンレール14に連結され、このコモンレール14は電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ15を介して燃料タンク16に連結される。燃料タンク16内の燃料は燃料ポンプ15によってコモンレール14内に供給され、コモンレール14内に供給された燃料は各燃料供給管13を介して燃料噴射弁3に供給される。図1に示される実施例ではこの燃料は軽油から構成される。別の実施例では、内燃機関はリーン空燃比のもとで燃焼が行われる火花点火式内燃機関から構成される。この場合には燃料はガソリンから構成される。
Each
排気マニホルド5と吸気マニホルド4とは排気ガス再循環(以下、EGRという。)通路17を介して互いに連結され、EGR通路17内には電気制御式EGR制御弁18が配置される。また、EGR通路17周りにはEGR通路17内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置19が配置される。
The
排気後処理装置20は排気タービン7tの出口に連結された排気管21を具備し、この排気管21はケーシング22を介して排気管23に連結される。ケーシング22内には、排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタ24が配置され、パティキュレートフィルタ24上に、排気ガス中のNOxを吸着するためのNOx吸着剤25と、排気ガス中のNOxを浄化するためのNOx浄化触媒26とが担持される。また、パティキュレートフィルタ24上流においてケーシング22内に電気ヒータ27がパティキュレートフィルタ24と一体的に配置される。更に、NOx浄化触媒26上流に位置する排気管21には排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給弁28が設けられる。
The
電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35及び出力ポート36を具備する。吸気導入管8には吸気導入管8内の空気の温度を検出するための温度センサ8Tが取り付けられ、NOx吸着剤25にはNOx吸着剤25の温度を検出するための温度センサ25Tが取り付けられる。図1に示される例では、NOx吸着剤25の温度はパティキュレートフィルタ24及びNOx浄化触媒26の温度を表している。エアフロメータ9及び温度センサ8T,25Tの出力電圧はそれぞれ対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、アクセルペダル39にはアクセルペダル39の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ40が接続され、負荷センサ40の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。さらに、クランクシャフトが例えば30度回転するごとに出力パルスを発生するクランク角センサ41が入力ポート35に接続される。CPU34ではクランク角センサ41からの出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。また、車両運転者によって操作されるイグニッションスイッチ42がオンであるかオフであるかを表す信号が入力ポート35に入力される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、スロットル弁11の駆動装置、燃料ポンプ15、EGR制御弁18、電気ヒータ27、及び還元剤供給弁28に接続される。
The
図2A及び図2Bはウォールフロー型パティキュレートフィルタ24の構造を示している。なお、図2Aはパティキュレートフィルタ24の正面図を示しており、図2Bはパティキュレートフィルタ24の側面断面図を示している。図2A及び図2Bに示されるようにパティキュレートフィルタ24はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路71i,71oと、これら排気流通路71i,71oを互いに隔てる隔壁72とを具備する。図2Aに示される実施例では、排気流通路71i,71oは、上流端が開放されかつ下流端が栓73dにより閉塞された排気ガス流入通路71iと、上流端が栓73uにより閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路71oとにより構成される。なお、図2Aにおいてハッチングを付した部分は栓73uを示している。したがって、排気ガス流入通路71i及び排気ガス流出通路71oは薄肉の隔壁72を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路71i及び排気ガス流出通路71oは各排気ガス流入通路71iが4つの排気ガス流出通路71oによって包囲され、各排気ガス流出通路71oが4つの排気ガス流入通路71iによって包囲されるように配置される。別の実施例では、排気流通路は、上流端及び下流端が開放された排気ガス流入通路と、上流端が栓により閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路とにより構成される。
2A and 2B show the structure of the wall flow
隔壁72は多孔質材料、例えばコージェライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、チタニア、アルミナ、シリカ、ムライト、リチウムアルミニウムシリケート、リン酸ジルコニウムのようなセラミックから形成される。したがって、図2Bに矢印で示されるように、排気ガスはまず排気ガス流入通路71i内に流入し、次いで周囲の隔壁72内を通って隣接する排気ガス流出通路71o内に流出する。このように隔壁72は排気ガス流入通路71iの内周面を構成する。別の実施例では、隔壁ないし基材は多孔性のある抵抗発熱材、例えばNi−Cr系合金、二ケイ化モリブデン(MoSi2)などの金属発熱体、炭化ケイ素(SiC)などの非金属発熱体から形成される。この場合、隔壁に通電することによりNOx吸着剤25が昇温され、したがって隔壁は電気ヒータ27として作用する。
The
図3は隔壁72の部分拡大断面図を示している。図3に示されるように、隔壁72の排気ガス流入通路71i側の側面上にはNOx吸着剤25の層が形成され、NOx吸着剤25の層の上にNOx浄化触媒26の層が形成される。
FIG. 3 shows a partially enlarged sectional view of the
本発明による実施例では、NOx吸着剤25はゼオライトを含む。別の実施例ではNOx吸着剤25はマンガンMnを含む。
In an embodiment according to the present invention, the
NOx吸着剤25の温度が低いときにはNOxがNOx吸着剤25に吸着し、NOx吸着剤25の温度が高くなると吸着しているNOxがNOx吸着剤25から離脱し放出される。また、水分も同様にNOx吸着剤25に吸着し、NOx吸着剤25から離脱する。
When the temperature of the
図4はNOx吸着剤25から離脱する水分量QDW及びNOx量QDNを示している。図4からわかるように、NOx吸着剤25の温度TNAが水分離脱温度TDWよりも低いときには、離脱水分量QDWはほぼゼロに維持されており、したがってNOx吸着剤25から水分はほとんど離脱しない。NOx吸着剤25の温度TNAを上昇させたときにNOx吸着剤25の温度TNAが水分離脱温度TDWに達すると、離脱水分量QDWがゼロから増大し、したがってNOx吸着剤25に吸着されている水分が離脱し始める。一方、NOx吸着剤25の温度TNAがNOx離脱温度TDNよりも低いときには、離脱NOx量QDNはほぼゼロに維持されており、したがってNOx吸着剤25からNOxはほとんど離脱しない。NOx吸着剤25の温度TNAを更に上昇させたときにNOx吸着剤25の温度TNAがNOx離脱温度TDNに達すると、離脱NOx量QDNがゼロから増大し、したがってNOx吸着剤25に吸着されているNOxが離脱し始める。本発明による実施例では、水分離脱温度TDWは約100℃にされており、NOx離脱温度TDNは水分離脱温度TDWよりも高い約180℃にされている。
FIG. 4 shows the amount of moisture QDW and the amount of NOx QDN desorbed from the
一方、NOx浄化触媒26は本発明による実施例では、酸素過剰のもとで還元剤により排気ガス中のNOxを還元するのに適したNOx選択還元触媒から構成される。このNOx選択還元触媒はチタニアTiO2を担体とし、この担体上に担持された酸化バナジウムV2O5、又はゼオライトZSM5を担体とし、この担体上に担持された銅Cuを含む。また、還元剤供給弁28からは尿素水溶液が供給され、尿素水溶液から発生するアンモニアが還元剤として作用する。別の実施例では、還元剤として燃料(炭化水素)が用いられる。
On the other hand, in the embodiment according to the present invention, the
機関吸気通路、燃焼室2およびNOx浄化触媒26上流の排気通路内に供給された空気および燃料(炭化水素)の比を排気ガスの空燃比と称すると、別の実施例では、NOx浄化触媒26は流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵したNOxを放出するNOx吸蔵触媒から構成される。このNOx吸蔵触媒は白金Pt、ロジウムRh、パラジウムPdのような貴金属触媒と、カリウムK、ナトリウムNa、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類金属、ランタノイドのような希土類および銀Ag、銅Cu、鉄Fe、イリジウムIrのようなNOxに電子を供与しうる金属から選ばれた少なくとも一つを含む塩基性層とを備えている。なお、吸蔵という用語は吸着及び吸収を含んでいる。
If the ratio of the air and fuel (hydrocarbon) supplied into the engine intake passage, the combustion chamber 2 and the exhaust passage upstream of the
図5はNOx浄化触媒26のNOx浄化率EFFとNOx浄化触媒26の温度TCとの関係を示している。図5に示されるように、NOx浄化触媒26のNOx浄化率EFFはNOx浄化触媒26の温度TCが高くなるにつれて高くなり、ピークに達する。この場合、NOx浄化触媒26の温度TCが活性温度TCACT以上であると、NOx浄化率EFFは許容値EFF1以上になる。本発明による実施例では、NOx浄化触媒26の活性温度TCACTはNOx吸着剤25のNOx離脱温度TDNにほぼ等しい約180℃にされている。別の実施例では、NOx浄化触媒26の活性温度TCACTはNOxのNOx離脱温度TDNよりも低くされる。
FIG. 5 shows the relationship between the NOx purification rate EFF of the
さて、内燃機関の運転が開始されると、排気ガスがパティキュレートフィルタ24に導かれる。この場合、NOx浄化触媒26の温度が活性温度TCACTよりも低くても、NOxはNOx吸着剤25に吸着される。その結果、NOxが大気中に排出されるのが抑制される。次いで、排気ガスによりNOx吸着剤25及びNOx浄化触媒26の温度が上昇される。NOx吸着剤25の温度がNOx離脱温度TDNに達するとNOx吸着剤25から吸着されているNOxが離脱し始め、離脱したNOxはNOx浄化触媒26に流入する。このときNOx浄化触媒26の温度TCは活性温度TCACTに達しており、したがってNOxがNOx浄化触媒26によって浄化される。なお、NOx浄化触媒26の温度TCが活性温度TCACTに達すると還元剤供給弁28からの還元剤供給が開始される。
Now, when the operation of the internal combustion engine is started, the exhaust gas is guided to the
ところで、内燃機関の運転が開始されたときにNOx吸着剤25に水分が吸着されていると、NOx吸着剤25が吸着可能なNOx量がこの水分の量だけ少なくなってしまう。一方、NOx吸着剤25の温度TNAを水分離脱温度TDWまで上昇すれば、NOx吸着剤25から水分を離脱させることができる。
By the way, if moisture is adsorbed to the
そこで本発明による実施例では、内燃機関の始動要求を表す信号が発せられたときには、内燃機関が完爆する前に電気ヒータ27への電力供給を開始し、かつ、NOx吸着剤25の温度TNAが水分離脱温度TDW以上NOx離脱温度TDN未満になる電力量を電気ヒータ27に供給している。その結果、排気ガスがNOx吸着剤25に流入する前にNOx吸着剤25の温度を高めることができる。また、NOx吸着剤25の温度TNAが水分離脱温度TDW以上NOx離脱温度TDN未満にされるので、NOx吸着剤25にNOxを吸着させたままNOx吸着剤25から水分を離脱させることができる。したがって、NOx吸着剤25が吸着可能なNOx量を多くすることができる。したがって、NOx吸着剤25の吸着容量を小さく維持しつつ、NOx浄化触媒26の温度TCが活性温度TCACTに達するまでにNOxが大気中に放出されるのを更に抑制することができる。
Therefore, in the embodiment according to the present invention, when a signal indicating the start request of the internal combustion engine is issued, the power supply to the
本発明による実施例では、内燃機関の始動要求を表す信号はイグニッションスイッチ42がオンであることを表す信号から構成される。別の実施例では、スタータモータスイッチがオンであることを表す信号、車両のドアが開けられたことを表す信号、又は車両のドアのロックが解錠されたことを表す信号から内燃機関の始動要求を表す信号が構成される。更に別の実施例では、電気モータ及び内燃機関を備え、車両駆動力を増大すべき又はバッテリの蓄電量を増大すべきときに内燃機関が運転されるハイブリッド車両において、車両駆動力の増大要求を表す信号又はバッテリ蓄電量の増大要求を表す信号から内燃機関の始動要求を表す信号が構成される。
In the embodiment according to the present invention, the signal indicating the start request of the internal combustion engine is composed of a signal indicating that the
上述したように、電気ヒータ27への電力供給が行なわれるとNOx吸着剤25から水分が離脱される。本発明による実施例では、電気ヒータ27への電力供給中にNOx吸着剤25の吸着水分量がしきい量よりも少なくなったか否かが判別される。NOx吸着剤25の吸着水分量がしきい量よりも少なくなったと判断されないときには、電気ヒータ27への電力供給が継続される。NOx吸着剤25の吸着水分量がしきい量よりも少なくなったと判断されたときには電気ヒータ27への電力供給が停止される。その結果、電気ヒータ27に過剰の電力が供給されるのを阻止することができる。
As described above, when the electric power is supplied to the
次に、図6を参照しながら本発明による実施例を更に説明する。
図6を参照すると、時間ta1はイグニッションスイッチ42がオンにされたタイミングを示している。図6に示される例では、時間ta1におけるNOx吸着剤25の吸着水分量QAWは初期量QAW0になっている。時間ta1においてイグニッションスイッチ42がオンにされると、電気ヒータ27への電力供給が開始される。すなわち、電気ヒータ27が作動される。その結果、NOx吸着剤25の温度TNAが上昇する。また、電気ヒータ27に供給された電力量EEHが増加し始める。
Next, an embodiment according to the present invention will be further described with reference to FIG.
Referring to FIG. 6, time ta1 indicates the timing when the
次いで、時間ta2においてNOx吸着剤25の温度TNAが水分離脱温度TDWに達すると、NOx吸着剤25から吸着されている水分が離脱し始める。その結果、NOx吸着剤25の吸着水分量QAWが減少し始める。この場合、NOx吸着剤25の温度TNAが水分離脱温度TDW以上NOx離脱温度TDN未満になるように電気ヒータ27に電力が供給される。その結果、NOxがNOx吸着剤25に吸着されたままNOx吸着剤25から水分が離脱される。
Next, when the temperature TNA of the
次いで、時間ta3においてNOx吸着剤25に供給された電力量EEHが要求電力量EEHRに達すると、電気ヒータ27への電力供給が停止される。この要求電力量EEHRはNOx吸着剤25の吸着水分量QAWを初期量QAW0からしきい量QAWTよりも少なくするのに必要な電力量である。したがって、NOx吸着剤25に供給された電力量EEHが要求電力量EEHRに達したときに、NOx吸着剤25の吸着水分量QAWがしきい量QAWTよりも少なくなったと判断することできる。図6に示される例では、時間ta3において、NOx吸着剤25の吸着水分量QAWがしきい量QAWTよりも少なくなっている。しきい量QAWTは図6に示される例ではほぼゼロに設定される。
Next, when the power amount EEH supplied to the
要求電力量EEHRはおおまかに言うと、NOx吸着剤25の温度TNAを水分離脱温度TDWまで上昇させるのに必要な電力量と、NOx吸着剤25から量(QAW0−QAWT)の水分を離脱させるのに必要な電力量との合計で表される。前者は、NOx吸着剤25の熱容量、より正確に言うと図1に示される例ではNOx吸着剤25、NOx浄化触媒26及びパティキュレートフィルタ24の熱容量に応じてあらかじめ求めることができる。一方、後者は、電気ヒータ27への電力供給が開始されるときにNOx吸着剤25に吸着されている水分量、すなわち上述の初期量QAW0に応じて定まる。初期吸着水分量QAW0は図7に示されるように、電気ヒータ27への電力供給が開始されるときの大気温度TAが低くなるにつれて多くなる。初期吸着水分量QAW0は大気温度TAの関数として図7に示されるマップの形であらかじめROM32内に記憶されている。なお、電気ヒータ27への電力供給が開始されるときの大気温度TAは温度センサ8T(図1)によって検出される。
Roughly speaking, the required power amount EEHR is the amount of power required to raise the temperature TNA of the NOx adsorbent 25 to the moisture desorption temperature TDW and the amount of water (QAW0-QAWT) from the
図6において、Xは内燃機関の運転が開始されたタイミングを示しており、Yは内燃機関が完爆したタイミング、すなわち機関回転数Neがあらかじめ定められた設定回転数NeCを越えたタイミングを示している。図6に示される実施例では、内燃機関が完爆するタイミングYよりも前に電気ヒータ27への電力供給が開始される(ta1)。したがって、NOx吸着剤25の温度を速やかに高めることができる。また、図6に示される実施例では、電気ヒータ27への電力供給が停止された後に(ta3)、機関運転が開始され(X)、内燃機関が完爆している(Y)。したがって、内燃機関からの排気ガスがNOx吸着剤25に流入する前に、NOx吸着剤25が吸着可能なNOx量をあらかじめ増大させることができる。別の実施例では、電気ヒータ27への電力供給が開始され(ta1)、次いで機関運転が開始され(X)、次いで電気ヒータ27への電力供給が停止され(ta3)、次いで内燃機関が完爆する(Y)。更に別の実施例では、電気ヒータ27への電力供給が開始され(ta1)、次いで機関運転が開始され(X)、次いで内燃機関が完爆し(Y)、次いで電気ヒータ27への電力供給が停止される(ta3)。
In FIG. 6, X indicates the timing at which the operation of the internal combustion engine is started, and Y indicates the timing at which the internal combustion engine has completed a complete explosion, that is, the timing at which the engine speed Ne exceeds a predetermined set speed NeC. ing. In the embodiment shown in FIG. 6, the supply of electric power to the
図8は本発明による実施例の電気ヒータ制御を実行するルーチンを示している。このルーチンはイグニッションスイッチ42がオンにされたときに1回だけ行なわれる。
図8を参照すると、ステップ100では大気温度TAが読み込まれる。続くステップ101では初期吸着水分量QAW0が図7のマップから算出される。続くステップ102では要求電力量EEHRが算出される。続くステップ103では電気ヒータ27への電力供給が開始される。続くステップ104では電気ヒータ27に供給された電力量EEHが算出される。続くステップ105では電気ヒータ27に供給された電力量EEHが要求電力量EEHR以上か否かが判別される。EEH<EEHRのときにはステップ103に戻り、電気ヒータ27への電力供給が継続される。EEH≧EEHRのときにはステップ106に進み、電気ヒータ27への電力供給が停止される。
FIG. 8 shows a routine for executing the electric heater control of the embodiment according to the present invention. This routine is performed only once when the
Referring to FIG. 8, in
次に、図9を参照しながら本発明による別の実施例を説明する。
図9を参照すると、時間tb1において電気ヒータ27への電力供給が開始される。この場合、NOx吸着剤25の温度TNAが第1の目標温度TTNA1になるように電気ヒータ27への電力供給が制御される。したがって、NOx吸着剤25の温度TNAが次第に上昇する。次いで、時間tb2においてNOx吸着剤25の温度TNAが第1の目標温度TTNA1に達すると、NOx吸着剤25の温度TNAが第2の目標温度TTNA2になるように電気ヒータ27に供給される電力がステップ状に増大される。その結果、NOx吸着剤25の温度TNAは上昇する。
Next, another embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
Referring to FIG. 9, power supply to the
次いで、時間tb3においてNOx吸着剤25の温度TNAが第2の目標温度TTNA2に達すると、NOx吸着剤25の温度TNAが第1の目標温度TTNA1から第2の目標温度TTNA2まで上昇するのに要した時間dt(=tb3−tb2)が算出される。この所要時間dtは電気ヒータ27に供給される電力をステップ状に上昇させたときのNOx吸着剤25の温度TNAの上昇速度を表している。
Next, when the temperature TNA of the
この所要時間dtはNOx吸着剤25に吸着されている水分の量が少なくなるにつれて短くなる。図9はNOx吸着剤25の吸着水分量QAWが少なく、したがって所要時間dtが短い場合を示している。これに対し、図10はNOx吸着剤25の吸着水分量QAWが多く、したがって所要時間dtが長い場合を示している。
This required time dt becomes shorter as the amount of moisture adsorbed on the
そこで本発明による別の実施例では、所要時間dtがあらかじめ定められた設定時間dtSよりも短いか否かが判別され、所要時間dtが設定時間dtSよりも短いときにはNOx吸着剤25の吸着水分量QAWがしきい量QAWTよりも少なくなったと判断され、電気ヒータ27への電力供給が停止される。その結果、電気ヒータ27への過剰な電力供給が阻止される。
Therefore, in another embodiment according to the present invention, it is determined whether or not the required time dt is shorter than a predetermined set time dtS. When the required time dt is shorter than the set time dtS, the amount of adsorbed moisture of the
所要時間dtがあらかじめ定められた設定時間dtSよりも長いときには電気ヒータ27への電力供給が継続される。この場合、NOx吸着剤25の温度TNAが第1の目標温度TTNA1になるように電気ヒータ27への電力供給が制御される。次いで、NOx吸着剤25の温度TNAが第1の目標温度TTNA1まで低下すると、電気ヒータ27に供給される電力が再びステップ状に増大され、所要時間dtが再び算出される。次いで、所定時間dtが設定時間dtSよりも短いか否かが再び判別される。
When the required time dt is longer than a predetermined set time dtS, power supply to the
すなわち、本発明による別の実施例では、電気ヒータ27に供給される電力をステップ状に増大させたときのNOx吸着剤25の温度TNAの上昇速度が検出され、上昇速度があらかじめ定められた設定速度よりも高いときにNOx吸着剤25の吸着水分量QAWがしきい量QAWTよりも少なくなったと判断される。
That is, in another embodiment according to the present invention, the rising speed of the temperature TNA of the
なお、第1の目標温度TTNA1及び第2の目標温度TTNA2は水分離脱温度TDWとNOx離脱温度TDNとの間で設定される。本発明による別の実施例では、第1の目標温度TTNA1は110℃に設定され、第2の目標温度TTNA2は120℃に設定される。 The first target temperature TTNA1 and the second target temperature TTNA2 are set between the moisture desorption temperature TDW and the NOx desorption temperature TDN. In another embodiment according to the invention, the first target temperature TTNA1 is set to 110 ° C. and the second target temperature TTNA2 is set to 120 ° C.
図11は本発明による実施例の電気ヒータ制御を実行するルーチンを示している。このルーチンはイグニッションスイッチ42がオンにされたときに1回だけ行なわれる。
図11を参照すると、ステップ200では電気ヒータ27が作動される。続くステップ201ではNOx吸着剤25の目標温度TTNAが第1の目標温度TTNA1に設定される。その結果、NOx吸着剤25の温度TNAが第1の目標温度TTNA1になるように電気ヒータ27への電力供給が制御される。続くステップ202ではNOx吸着剤25の温度TNAが第1の目標温度TTNA1になったか否かが判別される。TNA≠TTNA1のときにはステップ201に戻る。TNA=TTNA1のときには次いでステップ203に進み、NOx吸着剤25の目標温度TTNAが第2の目標温度TTNA2に設定される。続くステップ204ではNOx吸着剤25の温度TNAが第2の目標温度TTNA2になったか否かが判別される。TNA≠TTNA2のときにはステップ203に戻る。TNA=TTNA2のときには次いでステップ205に進み、所要時間dtが算出される。続くステップ206では所要時間dtがあらかじめ定められた設定時間dtSよりも短いか否かが判別される。dt≧dtSのときにはステップ201に戻る。すなわち、電気ヒータ27への電力供給が継続される。dt<dtSのときにはステップ207に進み、電気ヒータ27への電力供給が停止される。
FIG. 11 shows a routine for executing the electric heater control of the embodiment according to the present invention. This routine is performed only once when the
Referring to FIG. 11, in
図3を参照して説明したように、図1に示される実施例では、NOx吸着剤25とNOx浄化触媒26とが互いに共通の基材上に担持されており、NOx吸着剤25が基材に近い側に、NOx浄化触媒26が基材から遠い側に、それぞれ配置され、基材がパティキュレートフィルタ24から構成される。このようにすると、NOx吸着剤25の温度だけでなく、パティキュレートフィルタ24及びNOx浄化触媒26の温度も電気ヒータ27により速やかに上昇させることができる。また、ケーシング22の容積を低減することもできる。
As described with reference to FIG. 3, in the embodiment shown in FIG. 1, the
図12はNOx吸着剤25の別の実施例を示している。この実施例では、NOx吸着剤25とNOx浄化触媒26とが互いに別個の基材上に担持されており、NOx吸着剤25が排気流れ上流側に、NOx浄化触媒26が排気ガス流れ下流側に、それぞれ配置される。この場合、NOx吸着剤25を担持する基材はハニカム構造をなしており、薄肉の隔壁により互いに分離された複数個の排気ガス流通路を具備する。これら排気ガス流通路は上流端及び下流端が開放されている。各隔壁の両側表面上にNOx吸着剤25が担持される。この基材はパティキュレートフィルタ24と同様に構成される。一方、NOx浄化触媒26を担持する基材はパティキュレートフィルタ24から構成される。また、電気ヒータ27はNOx吸着剤25に取り付けられ、還元剤供給弁28はNOx吸着剤25とNOx浄化触媒26との間に配置される。
FIG. 12 shows another embodiment of the
図12に示される例では、パティキュレートフィルタ24がNOx吸着剤25下流に配置されることになる。その結果、電気ヒータ27により昇温されたNOx吸着剤25を通過した排気ガスがパティキュレートフィルタ24内に流入するので、パティキュレートフィルタ24及びNOx浄化触媒26の温度が速やかに上昇される。
In the example shown in FIG. 12, the
図1に示される実施例及び図12に示される実施例を包含するように表現すると、NOx吸着剤25から離脱したNOxがNOx浄化触媒26に流入するようにNOx吸着剤25及びNOx浄化触媒26が機関排気通路内に配置されているということになる。
When expressed so as to include the embodiment shown in FIG. 1 and the embodiment shown in FIG. 12, the
1 機関本体
21 排気管
24 パティキュレートフィルタ
25 NOx吸着剤
26 NOx浄化触媒
27 電気ヒータ
42 イグニッションスイッチ
1
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